综述：为机械生物学设计灌注细胞培养系统：连接流动控制、系统架构与生物响应

《Lab on a Chip》：Designing Perfusion Cell Culture Systems for Mechanobiology: Linking Flow Control, System Architecture and Biological ResponseOpen Access

【字体：大中小】 时间：2026年10月11日 来源：Lab on a Chip 5.4

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灌注细胞培养系统将细胞和组织暴露于受控的流体流动中，从而实现对营养输送、废物清除和流体剪切应力的动态调控。这些平台正越来越多地应用于血管生物学、组织工程、器官芯片建模、药物发现和机械生物学领域，但其生物学相关性往往取决于工程决策，而这些决策通常报告不足或验证不够充分。细胞所经历的条件取决于施加的流动、培养几何结构以及完整流体系统之间的相互作用，而非仅取决于泵的输出流量。本综述批判性地审视了用于可控机械刺激、物质传输和动态培养的灌注细胞培养系统的设计。它将流动的生物学作用与从传统二维（2D）培养到屏障系统、三维（3D）结构体以及器官相关平台等不同模型的工程要求联系起来。根据泵送方法、辅助流体元件、培养室和生物界面如何影响所传递的机械条件和传输条件、实验可靠性和生物学解读，对这些要素进行了评估。特别关注剪切应力的估算和验证。商业平台和研究自建平台在可获得性、通量、无菌长期运行、模块化、传感器集成以及对器官芯片应用的适用性等方面进行了比较。最后，我们强调了未来对最低报告要求、可互操作组件、反馈控制、集成传感以及与器官芯片验证和新方法（NAMs）更紧密对接的需求。本综述提供了一个以应用为导向的框架，用于选择和验证灌注系统，同时认识到在生物学相关性、工程设计、实验控制和实施之间存在的权衡。